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水泥对水泥与外加剂的相容性影响,中国建材网,cnprofit.com
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水泥对水泥与外加剂的相容性影响
2021年03月18日    阅读量:891    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

水泥与外加剂相容性是混凝土技术人员经常要面对的问题,有时也难以克服。影响两者适相容性的因素很多,既有水泥方面的因素,也有外加剂方面的因素,而且因素不单一,给生产实践操作带来困难。本短文简要介绍一下水泥方面对两者相容性的影响,希望对同行有多帮助中国建材网cnprofit.com

(1)水泥中的碱含量

水泥中的碱含量对水泥与外加剂的相容性有重要影响,水泥中的碱分为可溶性和非可溶性两部分,水泥中的可溶性碱可以促进水泥水化,有利于混凝土早期强度发展,但会影响混凝土的流动性和坍落度经时损失;非可溶性碱大多固溶在C3A中对外加剂相容性影响不大。

通过对萘系高效减水剂与六种含碱量不同的水泥相容性的研究表明:存在一个相对于流动性和流动性损失而言的最佳可溶性碱含量,是0.4%~0.5%Na2O当量,在这个最佳碱含量下,浆体的流动性最好流动性损失最小,而且这个最佳碱含量,是独立于水泥组成与高效减水剂掺量的。水泥中含有少于最佳可溶性碱含量的碱时,掺加Na2SO4后浆体的流动性会表现出明显的增加;当水泥中的可溶性碱含量高于最佳值时,掺加Na2SO4会使浆体流动性略有降低。

    碱含量对水泥净浆流动度的影响,表1列举了部分净浆流动度的试验数据,从表中可知,碱含量较大的水泥与外加剂适应性比较差,这是因为水泥中碱含量越高,减水剂对水泥的塑化效果变得就越差。水泥碱含量的增加还将导致混凝土凝结时间的缩短和坍落度损失的增大。

表1  水泥碱含量对净浆流动度的影响

序号

R2O(%)

水泥净浆流动度(mm)

初始

30min

60min

1

0.37

235

225

210

2

0.48

195

210

225

3

0.52

195

190

180

4

0.56

190

160

110

5

0.61

85

无流动性

无流动性

6

0.67

无流动性

无流动性

无流动性

水泥中的碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和黏土。含碱量过高或过低的水泥,在加入某些品种的外加剂时,会引起水泥中石膏溶解度的变化,使水泥矿物成分C3A的水化速率加快,使需水量增大,工作性损失也变快。这时加入可溶性的Na2SO4能够提高其与外加剂的适应性。

(2)石膏形态

水泥中加入一定量的石膏用于调整水泥的凝结时间,石膏的形态不同,溶解速率有差异,对外加剂适应性的影响也不同。水泥中加入的石膏在水泥的粉磨过程中,磨机温度的高低可以使部分二水石膏的形态发生转化,如:在80~140℃时,二水石膏逐步转化成半水石膏;在130~200℃时半水石膏又逐步转化成无水石膏。不同种类的石膏的溶解度和溶解速度差异很大,半水石膏的溶解速度最快,远大于二水石膏,硬石膏的溶解度和溶解速度最慢。水泥水化过程中由于不同种类石膏溶解度的不同,使石膏持续不断地对C3A产生作用可以改善外加剂的相容性。因此,适宜的石膏掺量和不同形态石膏比例应综合考虑水泥熟料中C3A含量及结晶形态、碱含量及形态、水泥比表面积和水泥出机温度等因素。当熟料出窑温度高、冷却速率慢时,活性高溶解速率快,石膏中需要一部分溶解速率快的半水石膏与其相匹配。[7]出磨水泥温度低于110℃时,二水石膏转化成半水石膏的量较少, 当出磨水泥温度达到130℃时大部分二水石膏都转化为半水石膏和硬石膏。因此控制出磨水泥温度, 最好在120~125℃,最高不超过130℃,可以使二水石膏转化成一定比例的半水石膏。

张大康认为:掺加助磨剂后水泥中最佳流变性能要求的SO3含量为2.7%~2.9%,但国内多数水泥厂仅根据凝结时间和强度确定水泥中SO3含量,许多水泥厂P·O42.5R水泥的SO3含量在2.2%左右,低于最佳流变性能要求的SO3含量。

(3)助磨剂的影响

在水泥粉磨工艺中,添加助磨剂可以有效降低生产能耗,但不同品种的助磨剂的添入,也给外加剂的相容性带来了不可忽视的影响。李宪军、兰自栋试验发现:三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作助磨剂,对水泥与外加剂的相容性有明显改善作用,而三乙醇胺、丙三醇、乙二醇作助磨剂对水泥与外加剂相容性产生不利的影响。

(4)水泥的细度

水泥颗粒对减水剂分子具有较强的吸附性,在掺加减水剂的水泥浆体中,水泥颗粒越细,则对减水剂分子的吸附量越大,随着水泥细度的增大,在相同的水灰比和减水剂掺量相同的状况下,外加剂的效果呈线性下降趋势。如水泥比表面积较大,应提高减水剂掺量或增大水灰(胶)比,见表2和表3。

表2  相同流动度下不同细度水泥的净浆流动度损失情况

水泥细度(m2/kg)

高效减水剂(%)

水灰比

净浆流动度(mm×mm)

0min

30min

60min

90min

299

0.7

0.25

260×265

240×240

225×230

140×140

325

0.7

0.26

245×255

220×225

200×200

100×110

359

0.7

0.28

255×260

230×230

210×210

115×110

392

0.7

0.28

250×250

225×225

210×210

120×115

420

0.7

0.29

250×250

215×220

150×150

无流动度

表3  同水胶比下不同细度的水泥净浆流动度

水泥细度(m2/kg)

高效减水剂(%)

水灰比

净浆流动度(mm×mm)

299

0.7

0.29

320×320

325

0.7

0.29

290×295

359

0.7

0.29

285×290

392

0.7

0.29

260×255

420

0.7

0.29

250×250

   (5)水泥的新鲜度和水泥的温度

水泥在经过粉磨后,水泥熟料矿物表面产生很多新鲜面,这些新鲜面包含许多新鲜硅氧断键。从水泥颗粒本身看新鲜面的表面自由能很高,如果此时水泥与水相遇,两者会快速发生水化反应,形成密实度很差的搭生连接的水化产物。水泥经过一段时间的存储,水泥新鲜表面的断键会逐步与空气中的水分、二氧化碳等反应从而达到钝化,同时消除了静电,水泥颗粒之间的相互吸附得以解聚,其较高的表面自由能得以释放。当水泥与水接触后,水泥水化速率的得到缓解。因此,水泥越新鲜,减水剂对其塑化效果相应越差。

水泥温度的高低对水泥水化速度的影响特别明显,本身水泥水化就是放热反应,如果水泥自身温度就很高,则对水泥早期水化速率有更大的促进作用。水泥温度越高,减水剂对其塑化效果也越差,混凝土坍落度损失也越大。不同温度下的水泥在掺0.8%萘系外加剂、水灰比W/C=0.29时的水泥净浆流动度进行了检验,试验数据,见表4。随着水泥温度升高,净浆流动度无论是初始,经时30 min或者经时60 min均呈下降趋势,温度高流动度越小。预拌混凝土生产者利用刚出磨未来得及散失掉热量的水泥配制的混凝土,往往现坍落度损失特别快,甚至出现在搅拌机内就异凝结的现象。

表4 不同温度的水泥其净浆流动度变化情况

序号

水泥温度(℃)

水泥净浆流动度(mm)

初始

30min

60min

1

25

260

245

230

2

53

210

205

185

3

75

165

155

100

4

98

100

无流动度

无流动度

5

121

无流动度

无流动度

无流动度

    所以,水泥厂应特别注意对水泥温度的控制,设法从源头熟料冷却抓起,控制好入磨熟料温度,必要时可采取入磨前淋水或磨内喷水。对于出磨水泥温度较高的问题,也是目前各大中小水泥厂很棘手的问题,特别是夏季在熟料得不到有效冷却的情况下,出磨水泥温度高达120℃以上是很常见的,水泥厂应该将如何降低水泥温度作为一个专门问题来研究,从而杜绝过热水泥的出厂。


标签:建材应用技术中心建筑基材建筑材料水泥防水
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